崇礼奥雪小镇酒店清洁能源电供暖项目

崇礼奥雪小镇酒店清洁能源电供暖项目

设计亮点

田径， 郭英新

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摘要：本文介绍崇礼奥雪小镇酒店清洁能源电供暖项目设计亮点，即电极锅炉的高效性，优化系统对峰谷电的合理利用，先进的智能管理系统以及设计中的注意事项。

关键词：电极锅炉；优化系统；智能管理；注意事项；

1 项目背景

张家口崇礼区是2022年北京冬季奥运会举办地之一。在该区域内开展清洁能源电供暖项目示范效应显著。

奥雪小镇是河北旅游投资集团在崇礼区投建的国际旅游度假区项目。

本项目供热站为已有建筑。占地长约68米，宽28米，建筑面积约1904平方米。

2 核心规模

本项目总供热面积205158.11平方米。总供热负荷为12.7MW，其中地暖供热负荷为2.6MW，空调供热负荷为10.1MW。

本供热站的主要设备包括2×10MW高压电极锅炉，蓄热水箱，锅炉辅机配套设备，高、低压电气设备等。

本项目供热参数如下：

一次侧供、回水温度为：  95/70°C,压力：常压系统。

  二次侧供、回水温度为：   90/60°C,压力：常压系统。

  三次侧供、回水温度为：   85/50°C,压力：1.0MPa。

用户侧供回水温度为：     60/45°C，50/40°C。

3 设计亮点

3.1 选择电极锅炉作为热源，热效率及经济性较高。

电极锅炉结构中包含高电阻绝缘的压力容器和三相电极。加热原理是基于三相电流通过设定电导率的炉水释放大量热能从而生产可加以控制和利用的热水。

锅炉功率调整范围是0％一100％，在1％一100％的范围内可无级调节。

3.1.1电极锅炉优势

（1）高效  电极锅炉具有很高的电能转换效率，锅炉的热效率高达99.8％以上，比较燃气、燃煤等锅炉具有明显的优势。

（2）环保  中高压电直接接入锅炉内部利用三相电极与水接触直接做功，无明火燃烧、零排放，锅炉运行无噪音、无污染、无燃料残渣、飞灰及大量燃料堆放等问题，是对环境影响最小的锅炉形式。

（3）节能  电极锅炉和蓄热技术结合，在低谷电价时段把蓄能装置内的介质加温，在高电价时段使用。这不但可以大量节省运行费用，也能够起到平衡电网负荷的作用。

（4）结构先进  电极锅炉从上世纪20年代问世以来对产品进行了精心设计和持续改进。产品系列经过五次更新换代，体积极小，功率大温升速度快，是目前世界上公认的历史最悠久，设计最简约、先进、合理的高可靠性电极锅炉。

（5）锅炉设计寿命60年，拥有80多年的安全运行经验及数以千计的各类用户（包括世界各地数十个核电用户）。电极锅炉炉体采高标准设计和制造工艺。电极式锅炉加热时没有明火、最高温度一般不超过 300℃，对炉体没有热疲劳性损伤，因此锅炉普漏使用寿命大于40年；没有火灾危险，是因为电极式锅炉没有明火、烟、燃料管道或者储油罐。

电极锅炉相对其他电热锅炉具有安全、高效，配电初投资低等特点。可以较好的适应张家口崇礼地区的峰谷电政策并为节能减排做出相应贡献。

3.2优化供热系统对峰谷电的合理利用

3.2.1 峰谷电政策

2016年8月 27日，张家口市人民政府办公室公布《张家口市贯彻落实中央环境保护督察组督察反馈意见整改方案》，指出通过实施煤改电等能源替代工程，不折不扣完成省下达的煤炭削减任务。大力推进城市建成区及近郊煤改电工程。

2017年6月15日，张家口市人民政府办公室印发《关于加快推进“电供暖”工作的通知》，指出执行电供暖优惠电价，纳入“电供暖”改造实施范围的用户，可享受下网谷段电价0.15元/千瓦时的优惠电价政策。

3.2.2 供热系统

为响应相应峰谷电政策，本项目采用夜间水蓄热+锅炉直供，白天水放热双系统切换运行。

供热站对外供热采取间接供热方式。经过电极热水锅炉产生的高温热水由热网循环水泵向蓄热板换及直供板换供热，经过换热器换热后，回水由一级热网回水管道至锅炉，为一级热网系统；

夜间蓄热时，水经蓄热板换换热后，通过二级管网送至蓄热罐，蓄热罐内冷水由热网蓄热循环泵经管网送至蓄热板换换热；

白天放热时，水由蓄热罐由热网放热循环泵送至放热板换，通过二级管网回至蓄热罐，为二级热网系统；

夜间直供时，三级网冷水由三级循环水泵经三级网回水至直供板换，经板换换热后，由三级供热管道供至热用户，白天放热时，三级网冷水由三级循环水泵经三级网回水至放热板换，经板换换热后三级供热管道供至热用户，为三级热网系统。

3.2.3蓄热系统的优点

本工程选择水箱蓄热，具有以下优点

（1）蓄热系统简洁，能量输出利用可控性和稳定性强，操作简单。

（2）蓄热系统的综合集成，降低了蓄能设备的复杂性，减少维护费用。

（3）供热系统无污染、零排放、无噪音，无明火，消防要求低。

（4）蓄热系统自动化程度高，管理费用低。

（5）蓄热系统采用夜间蓄热加直供方式有效利用低谷电时间段，直接降低运行成本。本工程对供热系统结合地区政策进行优化后，充分利用峰谷电，保障供热的前提下，经济性及能源利用率有了较大的提高。

3.3先进的智能管理系统

3.3.1自控系统自动调节、控制内容

（1）电锅炉边蓄边供热，运行时段：20:00-8:00

用电量低谷期电锅炉对蓄热装置进行蓄热，此时蓄热水泵需开启，蓄热装置底部的低温水经过V1、V2阀进入蓄热水泵、锅炉，高温水经过V5阀后进入蓄热装置的顶部完成蓄热过程。另一部分热量由于V4阀打开，通过板式换热器与末端换热。此过程V3阀是关闭的。

（2）蓄热装置单独供热时段，运行时段：8:00-20:00

在正常供暖时段可完全由蓄热装置供热，电锅炉停机，只需要开启取热水泵，通过系统阀门的调节来配合负荷的变化。

（3）电锅炉供热

在系统没有蓄热、蓄热装置的热量用完或蓄热装置维保的情况下，由电锅炉开启运行。

（4）蓄热水箱控制

蓄热时，蓄热循环泵开启，打开蓄热侧电动球阀，对蓄热水箱进行蓄热；三个蓄热水箱依次蓄热，当一个水箱进行蓄热时，打开该水箱的电动球阀，其余水箱电动球阀关闭；在蓄热水箱满足工况（温度设定值）要求时，停止蓄热循环泵运行，关闭蓄热侧电动球阀，锅炉降负荷运行。

放热时，放热循环泵开启，打开放热侧电动球阀，由蓄热水箱进行供热；三个水箱依次供热；当一个水箱进行供热时，打开该水箱的电动球阀，其余水箱电动球阀关闭；在极寒天气时，当蓄热水箱不满足运行工况时，停止蓄热水箱供热，由电锅炉进行供热。

先进的智能管理系统，能实现整个供热系统的无人值守及远程控制，保证整个系统在供暖期安全、经济、节能运行，充分发挥整个智能供热调节，节能降耗的智能。

3.4设计中的注意事项

3.4.1一次侧为常压系统，高海拔地区应注意定压

本工程位于张家口市崇礼区，海拔高度约1700米，水的沸点为93℃，要考虑高位水箱定压高度。一次侧最高点为供热站内最高点供热管道，管顶距地面约6m，供水管道的汽化压力为8.46m（当地大气压为0.08546MPa），富裕压力3m，确定定压点压力控制在0.09 MPa左右。因此确定高位水箱高度不小于9m。

本工程设计高位水箱位于锅炉房房顶，房顶距离地面高度7.65米，水箱高度1.7米，可满足定压要求。

3.4.2二次侧为常压系统，水箱进出口水管高度应低于水箱满水高度

二次侧为常压系统，水箱进出水管道与蓄热及放热水泵连接，因此整个二次侧管道需为满水状态，保证水泵启动时处于满水状态。本工程二次侧最高点为蓄热罐最高点，距地面约6.6m，水箱进出水管道最高点为5.8米，满足水管满水状态。

特别注意应核算二次侧总阻力，选择合适的水泵扬程。

4结语

崇礼奥雪小镇酒店清洁能源电供暖项目，是针对奥雪小镇冬季取暖开展的清洁能源电蓄热供热项目，本工程利用地区峰谷电政策，打破电供暖常规模式，充分利用水蓄热。工程建成后，可显著减少环境污染，节约城市建设用地，环保、节能减排效果和经济社会效益均十分显,著。

参考文献

[1]《城镇供热管网设计标准》CJJ/T34-2022；

[2] 《锅炉房设计标准》GB50041-2020 ；

[3] 张家口崇礼奥雪小镇酒店清洁能源电供暖项目可行性研究报告、初步设计及施工图。